操作系统考研.docx

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操作系统考研

2009年统考计算机考研真题

一．单项选择题，每小题2分，共80分。

1.为解决计算机与打印机之间速度不匹配的问题，通常设置一个打印数据缓冲区，主机将要输出的数据依次写入该缓冲区，而打印机则依次从该缓冲区中取出数据。

该缓冲区的逻辑结构应该是

A.栈B.队列C.树D.图

2.设栈S和队列Q的初始状态均为空，元素abcdefg依次进入栈S。

若每个元素出栈后立即进入队列Q，且7个元素出队的顺序是bdcfeag，则栈S的容量至少是

A．1B.2C.3D.4

3.给定二叉树图所示。

设N代表二叉树的根，L代表根结点的左子

树，R代表根结点的右子树。

若遍历后的结点序列为3，1，7，5，

6，2，4，则其遍历方式是

A．LRNB.NRLC.RLND.RNL

4.下列二叉排序树中，满足平衡二叉树定义的是

5.已知一棵完全二叉树的第6层（设根为第1层）有8个叶结点，则完全二叉树的结点个数最多是

A．39B.52C.111D.119

6.将森林转换为对应的二叉树，若在二叉树中，结点u是结点v的父结点的父结点，则在原来的森林中，u和v可能具有的关系是I．父子关系II.兄弟关系III.u的父结点与v的父结点是兄弟关系

A.只有IIB.I和IIC.I和IIID.I、II和III

7.下列关于无向连通图特性的叙述中，正确的是

I．所有顶点的度之和为偶数II.边数大于顶点个数减1III.至少有一个顶点的度为1

A.只有IB.只有IIC.I和IID.I和III

8.下列叙述中，不符合m阶B树定义要求的是

A．根节点最多有m棵子树B.所有叶结点都在同一层上

C．各结点内关键字均升序或降序排列D.叶结点之间通过指针链接

9.已知关键序列5，8，12，19，28，20，15，22是小根堆（最小堆），插入关键字3，调整后得到的小根堆是

A．3，5，12，8，28，20，15，22，19

B.3，5，12，19，20，15，22，8，28

C．3，8，12，5，20，15，22，28，19

D.3，12，5，8，28，20，15，22，19

10.若数据元素序列11，12，13，7，8，9，23，4，5是采用下列排序方法之一得到的第二趟排序后的结果，则该排序算法只能是

A．起泡排序B.插入排序C.选择排序D.二路归并排序

11.冯·诺依曼计算机中指令和数据均以二进制形式存放在存储器中，CPU区分它们的依据是（）

A．指令操作码的译码结果B.指令和数据的寻址方式

C.指令周期的不同阶段D.指令和数据所在的存储单元

12.一个C语言程序在一台32位机器上运行。

程序中定义了三个变量xyz，其中x和z是int型，y为short型。

当x=127，y=-9时，执行赋值语句z=x+y后，xyz的值分别是

A．X=0000007FH，y=FFF9H，z=00000076H

A．X=0000007FH，y=FFF9H，z=FFFF0076H

A．X=0000007FH，y=FFF7H，z=FFFF0076H

A．X=0000007FH，y=FFF7H，z=00000076H

13.浮点数加减运算过程一般包括对阶、尾数运算、规格化、舍入和判溢出等步骤。

设浮点数的阶码和尾数均采用补码表示，且位数分别为5位和7位（均含2位符号位）。

若有两个数X=27×29/32，Y=25×5/8，则用浮点加法计算X+Y的最终结果是

A．001111100010B.001110100010

C．010000010001D.发生溢出

14.某计算机的Cache共有16块，采用2路组相联映射方式（即每组2块）。

每个主存块大小为32字节，按字节编址。

主存129号单元所在主存块应装入到的Cache组号是

A．0B.2C.4D.6

15.某计算机主存容量为64KB，其中ROM区为4KB，其余为RAM区，按字节编址。

现要用2K×8位的ROM芯片和4K×4位的RAM芯片来设计该存储器，则需要上述规格的ROM芯片数和RAM芯片数分别是

A．1、15B．2、15C．1、30D．2、30

16.某机器字长16位，主存按字节编址，转移指令采用相对寻址，由两个字节组成，第一字节为操作码字段，第二字节为相对位移量字段。

假定取指令时，每取一个字节PC自动加1。

若某转移指令所在主存地址为2000H，相对位移量字段的内容为06H，则该转移指令成功转以后的目标地址是

A.2006HB.2007HC.2008HD.2009H

17.下列关于RISC的叙述中，错误的是

A．RISC普遍采用微程序控制器

B．RISC大多数指令在一个时钟周期内完成

C．RISC的内部通用寄存器数量相对CISC多

D．RISC的指令数、寻址方式和指令格式种类相对CISC少

18.某计算机的指令流水线由四个功能段组成，指令流经各功能段的时间（忽略各功能段之间的缓存时间）分别是90ns、80ns、70ns和60ns，则该计算机的CPU时钟周期至少是

A．90nsB.80nsC.70nsD.60ns

19.相对于微程序控制器，硬布线控制器的特点是

A．指令执行速度慢，指令功能的修改和扩展容易

B．指令执行速度慢，指令功能的修改和扩展难

C．指令执行速度快，指令功能的修改和扩展容易

D．指令执行速度快，指令功能的修改和扩展难

20.假设某系统总线在一个总线周期中并行传输4字节信息，一个总线周期占用2个时钟周期，总线时钟频率为10MHz，则总线带宽是

A．10MB/sB.20MB/SC.40MB/SD.80MB/S

21.假设某计算机的存储系统由Cache和主存组成，某程序执行过程中访存1000次，其中访问Cache缺失（未命中）50次，则Cache的命中率是

A．5%B.9.5%C.50%D.95%

22.下列选项中，能引起外部中断的事件是

A．键盘输入B.除数为0C.浮点运算下溢D.访存缺页

23.单处理机系统中，可并行的是

I进程与进程II处理机与设备III处理机与通道IV设备与设备

A．I、II和IIIB.I、II和IVC.I、III和IVD.II、III和IV

24.下列进程调度算法中，综合考虑进程等待时间和执行时间的是

A．时间片轮转调度算法B.短进程优先调度算法

C.先来先服务调度算法D.高响应比优先调度算法

25.某计算机系统中有8台打印机，有K个进程竞争使用，每个进程最多需要3台打印机。

该系统可能会发生死锁的K的最小值是（）

A．2B.3C.4D.5

26．分区分配内存管理方式的主要保护措施是

A．界地址保护B.程序代码保护C.数据保护D.栈保护

27.一个分段存储管理系统中，地址长度为32位，其中段号占8位，则段长最大

A．2的8次方字节B.2的16次方字节C.2的24次方字节D.2的32次方字节

28.下列文件物理结构中，适合随机访问且易于文件扩展的是

A．连续结构B.索引结构

C.链式结构且磁盘块定长D.链式结构且磁盘块变长

29.假设磁头当前位于第105道，正在向磁道序号增加的方向移动。

现有一个磁道访问请求序列为35，45，12，68，110，180，170，195，采用SCAN调度（电梯调度）算法得到的磁道访问序列是

A．110，170，180，195，68，45，35，12

B.110，68，45，35，12，170，180，195

C.110，170，180，195，12，35，45，68

D.12，35，45，68，110，170，180，195

30.文件系统中，文件访问控制信息存储的合理位置是

A．文件控制块B.文件分配表C.用户口令表D.系统注册表

31．设文件F1的当前引用计数值为1，先建立F1的符号链接（软链接）文件F2，再建立F1的硬链接文件F3，然后删除F1。

此时，F2和F3的引用计数值分别是

A．0、1B.1、1C.1、2D.2、1

32．程序员利用系统调用打开I/O设备时，通常使用的设备标识是

A．逻辑设备名B.物理设备名C.主设备号D.从设备号

33.在OSI参考模型中，自下而上第一个提供端到端服务的层次是

A．数据链路层B.传输层C.会话层D.应用层

34．在无噪声情况下，若某通信链路的带宽为3kHz，采用4个相位，每个相位具有4种振幅的QAM调制技术，则该通信链路的最大数据传输速率是

A．12kbpsB.24kbpsC.48kbpsD.96kbps

35.数据链路层采用了后退N帧（GBN）协议，发送方已经发送了编号为0~7的帧。

当计时器超时时，若发送方只收到0、2、3号帧的确认，则发送方需要重发的帧数是

A．2B.3C.4D.5

36.以太网交换机进行转发决策时使用的PDU地址是

A．目的物理地址B.目的IP地址C.源物理地址D.源IP地址

37.在一个采用CSMA/CD协议的网络中，传输介质是一根完整的电缆，传输速率为1Gbps，电缆中的信号传播速度是200000km/s。

若最小数据帧长度减少800比特，则最远的两个站点之间的距离至少需要

A．增加160mB.增加80mC.减少160mD.减少80m

38.主机甲和主机乙间已建立一个TCP连接，主机甲向主机乙发送了两个连续的TCP段，分别包含300字节和500字节的有效载荷，第一个段的序列号为200，主机乙正确接收到两个段后，发送给主机甲的确认序列号是A．500B.700C.800D.1000

39．一个TCP连接总是以1KB的最大段发送TCP段，发送方有足够多的数据要发送。

当拥塞窗口为16KB时发生了超时，如果接下来的4个RTT（往返时间）时间内的TCP段的传输都是成功的，那么当第4个RTT时间内发送的所有TCP段都得到肯定应答时，拥塞窗口大小是

A．7KBB.8KBC.9KBD.16KB

40.FTP客户和服务器间传递FTP命令时，使用的连接是

A．建立在TCP之上的控制连接B.建立在TCP之上的数据连接

C.建立在UDP之上的控制连接D.建立在UDP之上的数据连接

二．综合应用题。

共70分。

41.（10分）带权图（权值非负，表示边连接的两顶点间的距离）的最短路径问题是找出从初始顶点到目标顶点之间的一条最短路径。

假定从初始顶点到目标顶点之间存在路径，现有一种解决该问题的方法：

①设最短路径初始时仅包含初始顶点，令当前顶点u为初始顶点；

②选择离u最近且尚未在最短路径中的一个顶点v，加入到最短路径中，修改当前顶点u=v；③重复步骤②，直到u是目标顶点时为止。

请问上述方法能否求得最短路径？

若该方法可行，请证明之；否则，请举例说明。

42.（15分）已知一个带有表头结点的单链表，结点结构为

datalink

假设该链表只给出了头指针list。

在不改变链表的前提下，请设计一个尽可能高效的算法，查找链表中倒数第k个位置上的结点（k为正整数）。

若查找成功，算法输出该结点的data值，并返回1；否则，只返回0。

要求：

（1）描述算法的基本设计思想

（2）描述算法的详细实现步骤

（3）根据设计思想和实现步骤，采用程序设计语言描述算法（使用C或C++或JAVA语言实现），关键之处请给出简要注释。

43.（8分）某计算机的CPU主频为500MHz，CPI为5（即执行每条指令平均需5个时钟周期）。

假定某外设的数据传输率为0.5MB/s，采用中断方式与主机进行数据传送，以32位为传输单位，对应的中断服务程序包含18条指令，中断服务的其他开销相当于2条指令的执行时间。

请回答下列问题，要求给出计算过程。

（1）在中断方式下，CPU用于该外设I/O的时间占整个CPU时间的百分比是多少？

（2）当该外设的数据传输率达到5MB/s时，改用DMA方式传送数据。

假设每次DMA传送大小为5000B，

且DMA预处理和后处理的总开销为500个时钟周期，则CPU用于该外设I/O的时间占整个CPU时间的百分比是多少？

（假设DMA与CPU之间没有访存冲突）

44.（13分）某计算机字长16位，采用16位定长指令字结构，部分数据通路结构如图所示。

图中所有控制信号为1时表示有效、为0时表示无效。

例如控制信号MDRinE为1表示允许数据从DB打入MDR，MDRin为1表示允许数据从内总线打入MDR。

假设MAR的输出一直处于使能状态。

加法指令“ADD（R1），R0”的功能为（R0）+（（R1））→（R1），即将R0中的数据与R1的内容所指主存单元的数据相加，并将结果送入R1的内容所指主存单元中保存。

数据通路结构

下表给出了上述指令取值和译码阶段每个节拍（时钟周期）的功能和有效控制信号，请按表中描述方式用表格列出指令执行阶段每个节拍的功能和有效控制信号。

功能和控制信号

时钟功能有效控制信号

C1PCout,MARinMAR←（PC）

C2MemR,MDRinEMDR←M（MAR）PC+1PC←（PC）+1

C3MDRout,IRinIR←（MDR）

C4指令译码无

45.（7分）三个进程P1、P2、P3互斥使用一个包含N（N>0）个单元的缓冲区。

P1每次用produce（）生成一个正整数并用put（）送入缓冲区某一空单元中；P2每次用getodd（）从该缓冲区中取出一个奇数并用countodd（）统计奇数个数；P3每次用geteven（）从该缓冲区中取出一个偶数并用counteven（）统计偶数个数。

请用信号量机制实现这三个进程的同步与互斥活动，并说明所定义的信号量的含义。

要求用伪代码描述。

46.（8分）请求分页管理系统中，假设某进程的页表内容如下表所示。

页面大小为4KB，一次内存的访问时间是页框号有效位100ns，一次快表（TLB）的访问时间是10ns，处理页号

（存在位）一次缺页的平均时间为108ns（已含更新TLB和页0101H1表的时间），进程的驻留集大小固定为2，采用最近--0最少使用置换算法（LRU）和局部淘汰策略。

假设1

2254H1①TLB初始为空；

②地址转换时先访问TLB，若TLB未命中，再访问页表

（忽略访问页表之后的TLB更新时间）；

③有效位为0表示页面不在内存，产生缺页中断，缺页中断处理后，返回到产生缺页中断的指令处重新执行。

设有虚地址访问序列

2362H、1565H、25A5H，请问：

（1）依次访问上述三个虚地址，各需多少时间？

给出计算过程。

（2）基于上述访问序列，虚地址1565H的

物理地址是多少？

请说明理由。

47．（9分）某公司网络拓扑图如下图所示，路由器R1通过接口E1、E2分别连接局域网1、局域网2，通过接口L0连接路由器R2，并通过路由器R2连接域名服务器与互联网。

R1的L0接口的IP地址是202.118.2.1；R2的L0接口的IP地址是202.118.2.2，L1接口的IP地址是130.11.120.1，E0接口的IP地址是202.118.3.1；域名服务器的IP地址是202.118.3.2。

将IP地址空间202.118.1.0/24划分为两个子网，分配给局域网1、局域网2，每个局域网分配的地

址数不少于120个，请给出子网划分结果。

说明理由或给出必要的计算过程。

请给出R1的路由表，使其明确包括到局域网1的路由、局域网2的路由、域名服务器的主机路由和

互联网的路由。

请采用路由聚合技术，给出R2到局域网1和局域网2的路由。

参考答案

一、单项选择题1.B9.A17.A25.C33.B41．

2.C10.B18.A26.A34.B

3.D11.C19.D27.C35.C

4.B12.D20.B28.B36.A

5.C13.D21.D29.A37.D

6.B14.C22.A30.A38.D

7.A15.D23.D31.B39.C

8.D16.C24.D32.A40.A

二、解答：

该方法不一定能（或不能）求得最短路径。

例如，对于下图所示的带权图，如果按照题中的原则，从A到C的最短路径是A->B->C，事实上其最短路径是A->D->C。

1A2D3BC

42．解答：

（1）算法的基本设计思想（5分）：

问题的关键是设计一个尽可能高效的算法，通过链表的一趟遍历，找到倒数第k个结点的位置。

算法的基本设计思想是：

定义两个指针变量p和q，初始时均指向头结点的下一个结点（链表的第一个结点）。

p指针沿链表移动；当p指针移动到第k个结点时，q指针开始与p指针同步移动；当p指针移动到最后一个结点时，q指针所指示结点为倒数第k个结点。

以上过程对链表仅进行一遍扫描。

（2）算法的详细实现步骤（5分）：

①count=0，p和q指向链表表头结点的下一个结点；②若p为空，转⑤；

③若count等于k，则q指向下一个结点；否则，count=count+1；④p指向下一个结点，转②；

⑤若count等于k，则查找成功，输出该结点的data域的值，返回1；否则，说明k值超过了线性表的长度，查找失败，返回0；

⑥算法结束。

（3）算法实现（5分）：

typedefintElemType;typedefstructLNode{

ElemType

∥链表数据的类型定义∥链表结点的结构定义

∥结点数据∥结点链接指针

data;

structLnode*link;

}*LinkList;

intSearch_k（LinkListlist,intk）{

∥查找链表list倒数第k个结点，并输出该结点data域的值

LinkListp=list->link,q=list->link;∥指针p、q指示第一个结点

intcount=0;while（p!

=NULL）{∥遍历链表直到最后一个结点if（countlink;p=p->link;∥之后让p、q同步移动}∥whileif（count

return0;∥查找失败返回0

else{∥否则打印并返回1

printf（“%d”,q->data）;

return1;

}

}∥Search_k

提示：

算法程序题，如果能够写出数据结构类型定义、正确的算法思想都会至少给一半以上分数，如果能用伪代码写出自然更好，比较复杂的地方可以直接用文字表达。

若所给出的算法采用一遍扫描方式就能得到正确结果，可给满分15分；若采用两遍或多遍扫描才能得到正确结果的，最高分10分。

若采用递归算法得到正确结果的，最高给10分；若实现算法的空间复杂度过高（使用了大小与k有关的辅助数组），但结果正确，最高给10分。

43．解答：

（1）按题意，外设每秒传送0.5MB，中断时每次传送4B。

中断方式下，CPU每次用于数据传送的时钟周期为：

518+52=100.

为达到外设0.5MB/s的数据传输率，外设每秒申请的中断次数为：

0.5MB/4B=125000。

1秒钟内用于中断的开销：

100125000=12500000=12.5M个时钟周期。

CPU用于外设I/O的时间占整个CPU时间的百分比：

12.5M/500M=2.5%。

（2）当外设数据传输率提高到5MB/s时改用DMA方式传送，每次DMA传送5000B，1秒钟内需产生的DMA次数：

5MB/5000B=1000.

CPU用于DMA处理的总开销：

1000500=500000=0.5M个时钟周期。

CPU用于外设I/O的时间占整个CPU时间的百分比：

0.5M/500M=0.1%。

44．解答：

一条指令的执行过程通常由取指、译码和执行3个步骤完成，本题中取指用3个节拍、译码用1个节拍，执行加法运算并把结果写入主存如何完成呢？

包括划分执行步骤、确定完成的功能、要提供的控制信号，这是本题要测试的内容。

为回答这个问题，首先要看清图中给出的部件组成情况和信息传送的路径。

要完成的功能时（R0）+（（R1））（R1），从图中看到：

（1）R0、R1都有送自己内容到内总线的路径，控制信号分别是R0out和R1out；

（2）ALU加运算，2个数据由工作寄存器A和内总线提供，控制信号是Add；A只接收内总线的内容，控制信号是Ain；结果需存AC，控制信号是ACin；AC的内容可送内总线，控制信号是ACout;

（3）PC可接收内总线的内容，还可增1，控制信号是PCin和PC+1，PC的内容可送内总线，控制信号是PCout；

（4）指令寄存器IR可接收内总线的内容，控制信号是IRin；

（5）读写存储器时，地址由MAR经AB提供，MAR只接收总线上的信息，控制信号是MARin;

（6）读存储器，提供读命令MemR，并通过DB送入MDR，控制信号是MDRinE;MDR的内容可送入总线，控制信号是MDRout;

（7）写存储器，提供写命令MemW,数据由MDR通过DB送到存储器的数据引脚，控制信号是MDRoutE;

然后是划分执行步骤、确定每一步完成的功能、需要提供的控制信号。

这是由指令应完成的功能和计算机硬件的实际组成情况和信息传送的可用路径共同决定的，基本原则是步骤越少越好。

硬件电路要能支持，可以有多种方案，解题时应参照以给出的答题格式，即取指和译码阶段的那张表的内容，但不必把表已有的内容再抄一遍。

划分指令执行步骤，确定每一步完成的功能、给出需要提供的控制信号：

请注意，（R0）+（（R1））表示：

R0寄存器的内容与R1作地址从主存中读出来的数据完成加法运算；而（R1）表示把R1的内容作为主存储器的地址完成写主存操作。

为防止出现误解，题中还特地对此作了文字说明。

这条指令的功能是先到主存储器取一个数，之后运算，再将结果写回主存储器。

（1）执行相加运算，需把存储器中的数据读出，为此首先送地址，将R1的内容送MAR，控制信号是R1out、MARin。

（2）启动读主存操作，读出的内容送入MDR，控制信号是MemR、MDRinE。

还可同时把R0的内容经内总线送入A，用到的控制信号是R0out、Ain。

（3）执行加法运算，即A的内容与MDR的内容相加，结果保存到AC，控制信号是MDRout、Add、Acin。

（4）要把AC的内容写入主存，由于R1的内容已经在MAR中，地址已经有了，但需要把写入的数据（已经在AC中）经内总线送入MDR，控制信号是ACout、MDRin。

（5）给出写主存的命令，把MDR的内容经DB送存储器的数据线引脚，执行写操作，控制信号是MDRoutE、MemW。

这几个步骤是有先后次序的，前面的完成了，下一步才可以执行，也保证了不会产生硬件线路的冲突。

请注意，使用最为频繁的是内总线，它在任何时刻只能接收一个输入数据，并且向内总线发送信息的电路只能以三态门器件连接到内总线，5个向内总裁发送信息的控制信号（ACout，PCout，R0out，R1out，MDRout）最多只能有一个为1，其他4个必须全为0，或者5个全为0.

仔细看一下，发现可以把第2个步骤的操作划分到两个步骤中完成，一个步骤中安排MDR接收从存储器中读出的内容，到另外一个步骤实现R0的内容送入A，这多用了一个操作步骤，指令的执行速度会变慢。

有些解题者在写存储器之前，还会再执行一次把R1的内容送MAR，尽